先进复合材料在航空领域的应用.docx

先进复合材料在航空领域的应用第31卷第2期XX年4月高科技纤维与应用 Hi-TechFiber&Application 先进复合材料在航空航天的应用综述何东晓摘要:讨论了先进复合材料在航天飞机、航空发动机、机用雷达天线罩、航天隔热材料、航天卫星和宇航器、固体火箭发动机壳体、战略导弹等方面的应用情况。结合航空航天应用阐明了先进复合材料未来的发展趋势,重点是提高耐热性,抗冲击韧性和发展低成本制造技术。关键词:先进复合材料;航空;航天;应用;发展趋势中图分类号:V258 文献标识码:A文章编号:1007--0009-03 posite inAviationandAerospace HEDong-xiao (HarbinFRPInstitute,HarbinChina) Abstract:Inthispaper,positeinspaceshuttle,aviationengine,radarantennamask,aviationhotinsulationmaterial,,thekeypointisimprovingthethermalstability,impactresistanceanddevelopinglow-costmanufacturingtechnique. Keywords:posite;aviation;aerospace;application;developmenttrends 前言近年来,随着科学技术的不断进步,材料技到航空航天等军事领域中,是制造飞机、火箭、航天飞行器等军事武器的理想材料。术得到飞速发展,其中尤以先进复合材料的发展1国内外应用概况最为突出。先进复合材料在航空飞机上的应用飞机用ACM经过近40a的发展,已经从最专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。初的非承力构件发展到应用于次承力和主承力构目前主要指有较高强度和模量的硼纤维、碳纤件,可获得减轻质量20%~30%的显著效果。目前已进入成熟应用期,对提高飞机战术技术水平维、芳纶等增强的复合材料。ACM在航空航天的贡献、可靠性、耐久性和维护性已无可置疑,其等军事上的应用价值特别大。比如,军用飞机和设卫星,要又轻又结实;军用舰船,要又耐高压又计、制造和使用经验已日趋丰富。耐腐蚀。这些苛刻的要求,只有借助新材料技术迄今为止,战斗机使用的ACM占所用材料总量的30%左右,新一代战斗机将达到才能解决。ACM具有质量轻,较高的比强度、40%; 直升机和小型飞机ACM用量将达到70%~ 比模量、较好的延展性、抗腐蚀、导热、隔热、隔音、减振、耐高温,独特的耐烧蚀性、80%左右,甚至出现全ACM飞机。“科曼奇”透电磁波,吸波隐蔽性、材料性能的可设计性、直升机的机身有70%是由ACM制成的,但仍计制备的灵活性和易加工性等特点,被大量地应用划通过减轻机身前下部质量,以及将ACM扩大收稿日期:XX-03-26;修回日期:XX-04-05 作者简介:何东晓,女,黑龙江牡丹江人,高级工程师,主要从事复合材料的应用研究,(电话)0451- (电子信箱)hbyjhchdx@。-10-高科技纤维与应用第31卷到配件和轴承中,以使再减轻15%质量。“阿帕奇”为了减轻质量,将采用ACM代替金属机身。使用ACM,未来的联合运输旋转翼飞机的成本将减少6%,航程增加55%,或者载荷增加36%。以典型的第四代战斗机F/A-22为例,ACM用量为%,其中热固性复合材料占%,热塑性复合材料占%左右。热固性复合材料的70%左右为双马来酰亚胺树脂基复合材料,生产200多种复杂零件,其它主要为环氧树脂基复合材料,此外还有氰酸酯和热塑性树脂基复合材料等。主要应用部位为机翼、中机身蒙皮和隔框、尾翼等。世界各国先进战斗机ACM用量见表1。俄罗斯法国 S-37RAFALE 2124 近10a来,国内飞机上也较多的使用了 ACM。例如由国内3家科研单位合作开发研制的某歼击机ACM垂尾壁板,比原铝合金结构轻21kg,减质量30%。北京航空制造工程研究所研制并生产的QY8911/HT3双马来酰亚胺单向碳纤维预浸料及其ACM已用于飞机前机身段、垂直尾翼安定面、机翼外翼、阻力板、整流壁板等构件。由北京航空材料研究院研制的PEEK/AS4C热塑性树脂单向碳纤维预浸料及其ACM,具有优异的抗断裂韧性、耐水性、抗老化性、阻燃性和抗疲劳性能,适合制造飞机主承力构件,可在120℃下长期工作,已用于飞机起落架舱护板前蒙皮。在航空发动机上的应用美国通用电器飞机发动机事